Estudios de relación estructura-función de inhibidores de proteasas tipo BPTI-Kunitz / Structure-function relationship of BPTI-Kunitz type protease inhibitors

La familia de proteinas tipo BPTI-Kunitz (PFAM: PF00014) incluye inhibidores de serino proteasas con mecanismo canonico y estructuralmente similares al inhibidor de tripsina de pancreas bovino (BPTI, por sus siglas en ingles). Estos inhibidores establecen una fuerte interaccion con las proteasas diana y han sido aislados de una gran variedad de tejidos de animales. En el presente articulo de revision, se resumen las principales caracteristicas funcionales y estructurales de los dominios BPTI-Kunitz con actividad inhibidora de proteasas. Un enfasis especial se hace en los estudios de relacion estructura-funcion que han estado enfocados fundamentalmente en el inhibidor prototipo de esta familia, el BPTI. Numerosos inhibidores de esta familia han sido aislados a partir de diferentes invertebrados marinos. Sin embargo, de manera general, los invertebrados marinos son poco explorados como fuente de este tipo de moleculas y las proteinas aisladas han sido poco estudiadas desde el punto de vista funcional y/o estructural. Algunas de estas proteinas, por ejemplo los inhibidores ShPI-1 de la anemona Stichodactyla helianthus y SmCI del anelido Sabellastarte magnifica , presentan caracteristicas novedosas, algunas de las cuales se resumen en el presente articulo. Finalmente, se ejemplifica el impacto que los inhibidores BPTI-Kunitz han tenido en la biotecnologia y la biomedicina, lo que demuestra la importancia de este tipo de proteinas y justifica la busqueda de nuevas moleculas a partir de fuentes naturales. Palabras clave: serino-proteasas, inhibidores de proteasas de tipo BPTI Kunitz, inhibicion de union fuerte, interaccion proteina-proteina, mutagenesis sitio-especifica, estructura 3D Abstract The widely studied BPTI-Kunitz family (PFAM: PF00014) includes serine proteinase inhibitors following a canonical mechanism, and structurally similar to the bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI). These inhibitors tightly bind the target proteases and have been isolated from a variety of animal tissues. In the current review we summarize the functional and structural features of BPTI-Kunitz type domains showing protease inhibitor activities. Special focus is made on reported structure-function relationship studies, which have been mainly focused on BPTI, the prototypical member of this family. Several inhibitors have been isolated from marine invertebrates. However, these animals are poorly explored as source of this kind of molecules, and the functional or structural features of isolated proteins have been not always studied. Some of these proteins, e.g. ShPI-1 from the anemone Stichodactyla helianthus and SmCI from the annelid Sabellastarte magnifica, show novel structural or functional features, some of which are here summarized. Finally, we include some examples of the impact of BPTI-Kunitz type inhibitors in biotechnology and biomedicine, thus demonstrating the importance of these proteins and justifying the search of new molecules in natural sources. Keywords: serino proteases, BPTI-Kunitz type protease inhibitors, tight-binding inhibition, protein-protein interaction, site-directed mutagenesis, 3D structure